超伝導工学開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11210209
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 三戸 利行 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10166069)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 修一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50249968) ; 西村 新 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60156099) ; 佐藤 隆 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (80225961) ; 高畑 一也 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10216773) ; 今川 信作 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10232604)
• Keywords: 高温超伝導 / 電流リード / 核融合 / 超伝導コイル / Bi2212 / Bi2223 / HTS / 大型超伝導応用

Research Abstract

核融合科学研究所(NIFS)では、高温超伝導体(HTS)を用いた大型超伝導コイルの大電流導入部の開発を国内外の大学及び研究所と共同して進めている。
カールスルーエ研究所(FZK)で開発された20kA HTS電流リードの冷却通電実験を、NIFSの大型超伝導実験設備を用いて行った。HTS部は銀金合金シースBi2223テープ材で構成される。4.4Kへの熱侵入量は約3.5Wであり、設計通りであることが確認された。定格20kAの通電に成功し、1時間以上に渡る通電実験を繰り返し行って信頼性及び再現性を確認した。HTS部上端温度を82K以上に保った状態で測定したクエンチ電流値は、定格の運転条件(70Kで20kA)を大幅に上回る約30kAであり、十分な裕度を持つことが示された。20kA通電中に冷却ヘリウムガスを停止する実験では、15分経過後にようやくHTS部がクエンチし、高い安全性を持つことが確認された。更に、励磁速度1kA/sの高速通電実験を行い、世界最大の電流値である40kAの通電に成功した。これらの結果から銀金合金シースBi2223テープ線材を用いた本HTS電流リードの高い安定性と安全性が実証された。
拡散法で形成されるBi2212バルク材は、Bi2223金銀合金シース材に代わるHTS電流リードの候補材料として有望である。拡散法により、セラミック基材の両表面に約150μmのBi2212層が形成される。外/内径20/16mm、長さ55mmの小型サンプルの大電流通電実験を行い、液体ヘリウム中で6.25kAの通電に成功した。次に、外/内径28/20mm、長さ200mmの大型サンプルの製作及び通電実験を行い、サンプル大型化にも成功した。更に、機械的な補強や高温超伝導が常伝導転移した場合の保護回路等を設けることにより、理想的な電流リード材料を構成することが可能と考えられ、研究を継続する予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Yamada,M.Takiguchi,K.Tachikawa,A.Iwamoto,T.Mito,: "Bi-2212 Current Leads Prepared by the Diffusion Process"IEEE Trans.Appl.Supercond. 10・1. 1481-1484 (2000)
• [Publications] 三戸利行 他: "大型超伝導コイル用高温超伝導電流導入部の開発研究"1999年春季低温工学超電導学会講演概要集. 138 (1999)